As matemática chinesa apareceu para o XI º século aC. AD Os chineses desenvolveram independentemente das notações para grandes números e os números negativos , a notação decimal e posicional para representar o sistema binário , a álgebra , a geometria e a trigonometria ; seus resultados freqüentemente precedem em vários séculos os resultados análogos dos matemáticos ocidentais.
Matemáticos chineses utilizado não uma abordagem axiomática , mas sim um método algorítmica técnicas e algébricas, culminando na XIII th século com a criação por Zhu Shijie de quatro método desconhecido .
O conhecimento que temos da matemática chinesa antes 254 AC J.-C.é fragmentário e, mesmo após essa data, as tradições manuscritas são frequentemente obscuras: datas anteriores ao período clássico são geralmente conjecturais. Algumas descobertas arqueológicas nos permitem voltar mais longe, mas não temos nada comparável ao que sabemos da matemática babilônica ou egípcia ( tabuinhas , papiros , etc.).
Cálculos simples na escrita Bonescale datam da dinastia Shang (1600-1050 AC J.-C.) O Yi Jing é a mais antiga obra sobrevivente com conteúdo matemático (também influenciou muito a literatura durante a Dinastia Zhou , entre 1050 e256 AC J.-C.): ele faz um uso sofisticado de hexagramas que Leibniz apontou que eles constituem uma numeração em um sistema binário ; além disso, a partir do período Shang, os chineses desenvolveram um sistema decimal completo e técnicas aritméticas que lhes permitem elaborar cálculos astronômicos .
Durante a Dinastia Zhou, a matemática era uma das seis artes (in) ( Liù Yì , 六艺) que os alunos deveriam aprender. As Seis Artes têm sua origem no confucionismo , e seu domínio perfeito era exigido do cavalheiro perfeito, o equivalente chinês do " homem da Renascença ".
O tratado mais antigo sobre geometria chinesa vem do Mo Jing (墨 經), um conjunto de textos filosóficos compilados em torno330 AC J.-C.pelos discípulos de Mozi (墨子). Existem análises de muitas questões relacionadas às ciências físicas e algumas informações puramente matemáticas. Ele dá uma definição do ponto geométrico semelhante à do átomo de Demócrito , afirmando que uma linha consiste em partes, e que a parte que não pode ser dividida em partes menores (e assim forma o "fim" da linha) é um ponto. Assim como na primeira e na terceira definição de Euclides (ou nas observações de Platão sobre o "início de uma linha"), Mo Jing diz que "um ponto pode estar no final (de uma linha) ou no início, como a criança pode se apresenta pela cabeça no nascimento. (Por sua invisibilidade) nada pode ser comparado a ele. " O Mo Jing afirma que um ponto é o menor conceito, e não pode ser cortado ao meio, pois o "nada" não tem a metade. Ele então dá definições para a "comparação de comprimentos" e para "paralelos", princípios de medição de espaço e espaço limitado. Ele indica que aviões sem espessura não podem ser empilhados, pois se fundem assim que se tocam. Finalmente, o livro fornece descrições verbais das palavras "circunferência", "diâmetro" e "raio", bem como a definição de volume.
A história do desenvolvimento matemático deste período, no entanto, carece de evidências precisas, e a datação de certos textos ainda é debatida. Assim, o Zhou Bi Suan Jing é geralmente datado entre 1200 e1000 AC J.-C., mas muitos pesquisadores acreditam que foi corrigido e concluído até por volta de 250 AC J.-C.O Zhou Bi Suan Jing contém uma demonstração detalhada do teorema de Gougu (variante do teorema de Pitágoras ), mas é acima de tudo uma coleção de cálculos astronômicos.
A menção de cartas apareceu no II º século aC. AD , usado para " cálculo com pauzinhos " ( suan zi ) em que pequenos caules de bambu são colocados em quadrados sucessivos de um tabuleiro de xadrez.
Na verdade, pouco se sabe sobre a matemática da dinastia Qin ou períodos anteriores, devido ao evento slogan "queima de livros e perseguição de estudiosos" ( fenshu kengru ) , c.213 a.C. J.-C.No entanto, em 2009, a Universidade de Tsinghua recebeu uma coleção de mais de 2.500 ripas de bambu , encontradas em uma tumba e datadas de.305 a.C. J.-C. ; em 2014, um relatório preliminar anunciou que continham, entre outras coisas, a tabuada de multiplicação mais antiga conhecida (base 10).
O conhecimento da matemática desse período baseia-se principalmente no estudo de projetos de obras públicas. A dinastia Qin criou um sistema padronizado de pesos e medidas, que permitiu novas construções arquitetônicas, a mais famosa das quais é a Grande Muralha ; O imperador Qin Shi Huang(秦始皇) também ordenou a construção de um mausoléu gigantesco (56 km 2 ) contendo, entre outras coisas, o "exército de terracota" composto de milhares de estátuas em tamanho natural. Todos esses trabalhos exigiram conhecimento de fórmulas desenvolvidas para cálculo de volumes, áreas e proporções.
Durante a dinastia Han, desenvolveu-se um sistema de numeração decimal posicional , usado em ábacos com paus chamados chousuan ; os números são representados por nove símbolos, um espaço em branco no ábaco representando um zero.
Os matemáticos Liu Xin ( d.23 ) e Zhang Heng (78–139) melhoraram muito as aproximações de pi usadas até então. Zhang também usou a matemática para seu trabalho em astronomia .
O Suàn shù shū ( Escritos sobre o cálculo ) é um texto matemático descoberto em 1984 em uma tumba datada de 186 DC (o início do Han Ocidental) em Zhangjiashan, província de Hubei . Escrito em 190 tiras de bambu, tem aproximadamente 7.000 caracteres. Embora a relação deste texto com os Nove Capítulos ainda esteja sujeita ao debate acadêmico, parte do conteúdo é claramente semelhante a ela; o texto de Suan shu shu é no entanto muito menos sistemático e parece ser formado por seções curtas mais ou menos independentes e provenientes de várias fontes. Certas pistas linguísticas sugerem que o texto pode datar da dinastia Qin .
Um exemplo das técnicas de Suàn shù shū é o método de cálculo de uma raiz quadrada "por excesso e defeito" (análogo ao método de Heron ), descrito como: "adicione excesso e defeito como um divisor; pegue o numerador da inadimplência multiplicado pelo denominador do excedente e some-o ao numerador da inadimplência multiplicado pelo denominador da inadimplência para obter o dividendo ”.
Os capítulos Nove da Arte Matemática (九章算術ou九章算术; pinyin : Jiǔzhāng suanshu ) é um livro anônimo compilado entre o II º século aC. BC ea I st século aC. AD ; chegou até nós através do trabalho de copiar os escribas. Os métodos são apresentados de forma progressiva e dados com vista a aplicações práticas.
Um dos livros de matemática chineses mais influentes, é composto por 246 problemas divididos em nove capítulos: agrimensura, agricultura, associação de interesses, engenharia, impostos, cálculos diversos, solução de equações, propriedades de triângulos retângulos. O capítulo oito em particular é dedicado a resolver sistemas de equações lineares , usando números positivos ou negativos, o último problema estudando um sistema de quatro equações com cinco incógnitas; encontra-se neste capítulo indicações do método de eliminação de Gauss e do governo de Cramer . O interesse em arranjos notáveis de chousuan (o que talvez também explique o surgimento dos primeiros quadrados mágicos na China ) leva o autor dos Nove Capítulos a descrever seu método de resolução de sistemas pela manipulação de uma matriz de coeficientes para torná-la uma forma triangular.
Sabemos do Livro dos Han Mais tarde , no final da dinastia Han, o II º século , estes livros de matemática (especialmente os nove capítulos ) foram utilizados para o ensino e exemplo, eles foram estudados por Zheng Xuan (in) . Christopher Cullen argumenta, no entanto, que a matemática, como a medicina, era geralmente ensinada oralmente; o estudo do estilo das obras precedentes tenderia a mostrar que elas foram compiladas a partir de várias fontes orais.
No III ª século , Liu Hui escreveu um comentário sobre os capítulos nove e suanjing Haidao (in) (海岛算经, manual de Sea Island ), um tratado de trigonometria e levantamento usando o teorema de Pitágoras e de triangulações triplos e quádruplos. Usando o algoritmo que desenvolveu (em) , ele foi o primeiro matemático a calcular π = 3,1416 (10 -5 próximo). Ele descobriu o método dos indivisíveis , que lhe permitia determinar o volume de um cilindro, e desenvolveu elementos de cálculo integral e diferencial .
No IV th século , outro matemático renomado Zu Chongzhi (429-500) introduziu o Da Ming Li (大明曆, a clareza de Calendário ), um calendário projetado para predizer eventos cósmicos periódicas (como eclipses). Sua biografia vem principalmente do Livro de Sui , mas agora sabemos que ele fazia parte de uma família de matemáticos. Ele usou o algoritmo de Liu Hui aplicado a um polígono de 12.288 lados para obter um valor de π entre 3,1415926 e 3,1415927 (esta aproximação permaneceria a mais precisa até o trabalho da escola de Kerala , 900 anos depois). Ele também usa o método de interpolação de He Chengtian para obter boas aproximações por frações que ele usa em seus trabalhos matemáticos e astronômicos, obtendo em particular como uma aproximação de π. Com seu filho Zu Geng, Zu Chongzhi usou o método dos indivisíveis para determinar o volume da esfera. Seu trabalho, Zhui Shu (綴 述, Métodos de interpolação ), removido do currículo de matemática durante a dinastia Song , foi posteriormente perdido. Acredita-se que este tratado continha as fórmulas mencionadas anteriormente para o volume da esfera e o valor de π, bem como, talvez, métodos de aproximação (como os dados por frações contínuas ) para cálculos astronômicos .
Multiplicação usando pauzinhos para calcular (observe a rotação dos símbolos indo de unidades a dezenas): 45 × 28 = 1260.
Por volta de 400 apareceu um livro de matemática chamado Sun Zi Suan Jing (孙子 算 经, Matemática Clássica do Mestre Sol ), mas nada se sabe sobre seu autor ( Sun Zi , ou seja, Mestre Sol ). Este manual contém as descrições mais detalhadas conhecidas dos algoritmos de multiplicação e divisão com pauzinhos para calcular . Embora nada se saiba sobre as rotas pelas quais essas técnicas podem ter se espalhado para o oeste, uma comparação do método de Sunzi com o de Al-Khwârizmî cinco séculos depois (usando o sistema numérico indo-árabe , e que acabaria dando o método de divisão em galera ) mostra uma influência óbvia. Por outro lado, este manual expõe pela primeira vez (na forma de um problema) o teorema do resto chinês .
No V th século , outro manual, o Zhang Qiujian Suan Jing (張邱建算经, matemática clássico Zhang Qiujian (DE) ) estudos as equações do primeiro e segundo grau. Nessa data, os chineses dominavam os números negativos , representados nos cálculos por barras vermelhas.
Sob a dinastia Tang , o estudo da matemática tornou-se um padrão das grandes écoles. O conjunto intitulado Suàn jīng shí shū (算 经 十 书, Os dez textos canônicos sobre cálculo (en) ), uma coleção de dez trabalhos matemáticos compilados pelo matemático Li Chunfeng (李淳风, 602-670) , formou os textos oficiais nos quais os candidatos foram entrevistados para os exames imperiais; dominar esses textos deveria levar 14 anos.
Wang Xiaotong , um grande matemático do início da Dinastia Tang, escreveu o Jigu Suanjing (缉 古 算 经, Continuação da Matemática Antiga ), no qual as equações de terceiro grau aparecem pela primeira vez.
Foi nessa época, durante o reinado de Namri Songtsen (que morreu em 630), que os métodos aritméticos chineses chegaram ao Tibete .
A tabela seno (in) do matemático indiano Aryabhata foi traduzida e incorporada ao Kaiyuan Zhanjing (in) (开元 占 经, era do Tratado Astrologia Kaiyuan ), compilado em 718, enquanto Yi Xing foi creditado com a tabela tangente. Mas embora as linhas trigonométricas sejam conhecidas dos chineses , naquela época eles usavam regras práticas e de aproximação, conhecidas como chong cha ( método das diferenças duplas ).
Sob o império dos Song do Norte , o matemático Jia Xian desenvolveu um método de extração de raízes quadradas e cúbicas por adição e multiplicação, próximo ao método de Horner .
Quatro matemáticos pendentes marcar as dinastias canção e Yuan , especialmente no XII th e XIII th séculos Qin Jiushao (v.1202-1261) Li Ye (1192-1279), Yang Hui (v.1238-1298) e Zhu Shijie (1270 -1330). Yang Hui, Qin Jiushao e Zhu Shijie usaram o método de Ruffini-Horner (seiscentos anos à frente) para resolver sistemas de equações lineares e equações de segundo, terceiro e quarto graus. Yang Hui descobriu o triângulo de Pascal e demonstrou a fórmula binomial . Li Ye explorou uma forma de geometria algébrica baseada em Tian yuan shu (en) ; seu livro, Ceyuan haijing (en) , usa idéias algébricas de uma forma revolucionária para resolver problemas anteriormente tratados pelo teorema de Pitágoras. Ao mesmo tempo, Guo Shoujing usava trigonometria esférica para cálculos astronômicos mais precisos. O XIII th século marcado um renascimento da matemática chineses; o destaque deste período foi a publicação dos dois livros de Zhu Shijie, o Suanxue qimeng (en) e o Espelho de Jade dos Quatro Desconhecidos .
Qin Jiushao foi o primeiro a introduzir um símbolo para zero na matemática chinesa. Uma de suas contribuições mais importantes é o uso do método de Horner para resolver equações de alto grau, por exemplo, uma equação de grau dez.
O triângulo Pascal , já descrito por Jia Xian 1100, foi usado pela primeira vez por Yang Hui no Xiangjie Jiuzhang suanfa (详解 九章 算法, métodos de análise dos Nove Capítulos ). Finalmente, embora o Suànxué qǐméng (算 学 启蒙, Introdução ao estudo do cálculo ), escrito por Zhu Shijie em 1299, não contenha nenhum resultado algébrico novo, ele teve um grande impacto no desenvolvimento da matemática japonesa .
Ceyuan haijingO Cèyuán Hǎijìng (測 圓 海 鏡, Espelho do mar medindo o círculo ), é uma coleção de 692 fórmulas e 170 problemas relativos à inscrição de um círculo em um triângulo. Escrito por Li Ye em 1248, ele usa o tian yuan shu (en) (天元 术, método dos elementos celestiais ) para converter problemas de geometria em questões puramente algébricas; ele então usa o fan fa (variante do nosso método de Horner ) para resolver as equações obtidas (que podem ir até o grau 6), mas o livro não detalha esse método de resolução.
Espelho de jade dos quatro estranhosO Siyüan yüjian (四 元 玉 鑒, Espelho de Jade dos Quatro Desconhecidos ) foi escrito por Zhu Shijie em 1303 e é o ponto culminante da álgebra chinesa. Os quatro elementos (céu, terra, homem e matéria) representam quatro quantidades desconhecidas nas equações algébricas. O Siyüan yüjian lida com sistemas de equações de grau até 14. O método de resolução, denominado fan fa , é essencialmente o método de Horner .
O livro abre com um triângulo Pascal (onde os números são anotados usando um símbolo de zero, ao contrário de publicações anteriores, como o livro de Yang Hui).
O espelho de Jade contém muitas fórmulas de soma análogas às fórmulas de Faulhaber , fornecidas sem prova, por exemplo:
; . Tratado de matemática em nove seçõesO Shùshū Jiǔzhāng (数 书 九章, Tratado de Matemática em Nove Seções ), foi escrito por Qin Jiushao em 1247; sua descoberta de um método de resolução de sistemas de congruência o torna o ponto culminante da análise diofantina chinesa.
Quadrados e círculos mágicosOs quadrados mágicos mais antigos de ordem superior a três são atribuídos a Yang Hui (c. 1265); ele trabalhou com quadrados de ordem até dez, dando vários exemplos para cada ordem; também inventou círculos mágicos (em) .
Durante a Dinastia Song , a necessidade de cálculos avançados para a astronomia e a construção de calendários levou ao desenvolvimento da trigonometria e da trigonometria esférica . Shen Kuo usou funções trigonométricas para resolver problemas envolvendo cordas e arcos de círculos, em particular obtendo a aproximação do arco de um círculo s de ângulo a , s = c + 2 v 2 / d , onde d é o diâmetro do círculo, v é o seno vertida de um , e c é o comprimento da corda do arco subjacente. Este trabalho serviu de base dos resultados obtidos trigonometria esférica XIII th século pelo matemático e astrônomo Guo Shoujing , o que lhe permitiu melhorar o calendário chinês . Usando uma ilustração dos XVII th século manifestações Guo Shoujing, Joseph Needham escreve:
“Guo usou uma pirâmide esférica de base quadrada, a base formada por um arco equatorial e um arco eclíptico, e dois arcos de meridianos , um deles passando pelo ponto do solstício de verão ... Esses métodos lhe permitiram obter o valores dos graus do equador correspondentes aos graus da eclíptica ( do lü ), os valores das cordas para determinados arcos da eclíptica ( ji cha ), e as diferenças entre as cordas de arcos que diferem em um grau ( cha lü ). "
Após a queda da Dinastia Yuan , os chineses desconfiavam das técnicas que ela usava. Durante a Dinastia Ming (de 1368 a 1644 ), eles se afastaram da matemática e da física, promovendo a botânica e a farmacologia .
Durante este período, o ábaco chinês ( suanpan ), que foi mencionado a partir da II ª século em concorrência com o " cálculo com pauzinhos " ( Suanzi ) tomou sua forma atual e se torna o instrumento de cálculo privilegiada. O príncipe Zhu Zaiyu usa um ábaco de 81 posições para calcular as raízes quadradas e cúbicas de 2 com uma precisão de 25 dígitos.
Essa passagem dos pauzinhos para o ábaco acelera os cálculos, mas causa um declínio no raciocínio matemático: a riqueza das figuras criadas com os pauzinhos levou a muitas inovações, da multiplicação "cruzada" de frações ao método de redução de Gauss e à criação de representações por matrizes . Mas durante a Dinastia Ming, os matemáticos estavam mais preocupados em aperfeiçoar algoritmos para o ábaco; muitos trabalhos descrevendo essas técnicas surgiram nessa época, em detrimento de novas idéias matemáticas.
No início do XVII ° século , os primeiros livros ocidentais chegar na China, com a tradução em 1607 dos primeiros seis livros da Elementos de Euclides por Xu Guangqi e Matteo Ricci (a partir da versão de Clavius ); por volta de 1700, os primeiros resultados da análise foram devidos a Newton , Gregory , etc. são transmitidos por missionários jesuítas e permitirão a Minggatu, em particular, desenvolver uma abordagem extremamente original para o cálculo de séries. O estudo eo ensino da matemática continua a estagnar, no entanto, e não foi até o final do XIX ° século , que foi publicado em chinês (para a Sociedade Missionária de Londres imprensa em Xangai ) traduções de obras sobre astronomia, d álgebra e diferencial e cálculo integral por Joseph Edkins , Alexander Wylie (en) e Li Shanlan .
(pt) John J. O'Connor e Edmund F. Robertson , “Index of Chinese mathematics” , no arquivo MacTutor History of Mathematics , University of St Andrews ( ler online ).